混凝土桥梁耐久性

　　混凝土桥梁耐久性（durailityofconcretebridge）混凝土桥梁整体或局部质量对于随时间的推移而下降、老化的耐久性。影响桥梁的耐久性，有4个方面：混凝土裂缝（包括垂直裂缝、斜裂缝和纵向水平裂缝）及支座混凝土的局部开裂，混凝土腐蚀（气相腐蚀和液相腐蚀），钢筋锈蚀，荷载造成的损伤累积（包括超载运营）。其中，前两项属于混凝土的劣化损伤，成因十分复杂，但是基本上可分为物理和化学两方面的原因；第三项为钢筋劣化损伤，其成因为化学和电化学腐蚀；第四项属于疲劳损伤，参见混凝土的耐久性，混凝土梁的剪力破坏。

　　混凝土裂缝在铁路混凝土桥梁结构中，混凝土开裂是普遍现象。有些裂缝严重地影响了结构的正常使用和耐久性。裂缝类型∶①构造不当造成的混凝土裂缝。如腹板与加腋的交界处，由于截面突变，造成应力集中，致使该处混凝土开裂，此类裂缝对承载能力和耐久性影响较小。②混凝土的干缩引起的裂缝。防止这种裂缝的措施是∶改善水泥性能，合理减少水泥用量，降低水灰比，加强潮湿养护尤为重要。③碱-骨料反应（AAR）引起的裂缝。碱-骨料反应有两种，其一为碱-硅酸盐骨料反应，其二为碱-碳酸盐骨料反应。后一种较为少见。AAR对桥梁的破坏是严重的，避免AAR造成危害的重点在于“防”。防止这种裂缝的措施是尽可能选择非活性骨料，控制水泥含碱量，掺用加气剂等。④外界温度变化引起的裂缝。由于日照瞬时非均匀温度梯度在混凝土桥梁中产生的温度应力导致混凝土开裂。⑤钢筋锈蚀引起裂缝。由于环境介质的影响，破坏了混凝土对钢筋的保护作用，从而引起钢筋锈蚀。铁锈体积膨胀，使混凝土胀裂（先锈后裂），其走向沿着钢筋方向。裂缝发生后加速钢筋锈蚀，最后导致保护层成片剥落。防止措施∶采用合适的保护层，尤其要注意混凝土的密实性和抗渗性。⑥荷载作用引起的裂缝。此类裂缝包括正截面裂缝、斜截面裂缝和支座处局部开裂。正常设计的结构不应该出现。⑦超静定结构基础不均匀沉陷引起的裂缝。这种裂缝有时对结构造成严重的危害。

　　混凝土腐蚀①混凝土的气相腐蚀。即在空气介质中的腐蚀，因为混凝土是碱性材料，所以主要表现为空气中的酸性气体与混凝土的作用。酸性汽体与混凝土相互作用，生成钙盐。因外界环境（乡村、工业城市、沿海地区等）各地区大气的化学成分不同，混凝土的腐蚀情况也各异。混凝土梁气相腐蚀，碳化起主导作用。碳化深度达到钢筋表面时，破坏了钢筋周围的碱环境，导致钢筋表面失去钝化膜，使钢筋产生锈蚀。混凝土的气相腐蚀对其抗力的影响并不大，但却奠定了钢筋腐蚀的基因，因此，混凝土的抗气相腐蚀性能决定了桥梁的耐久性。②混凝土的液相腐蚀。梁体流浆病害属于混凝土的液相破坏。其原因是设计的梁体排水速度偏低，加之道床有不同程度的潍、板结，造成雨水从两片梁间溢流险到梁体而引起。液相腐蚀对桥梁的整体抗力及耐久性影响不大。阻止液相腐蚀措施是提高混凝土的密实度及做好桥梁的排水工作。

　　钢筋锈蚀混凝土中钢筋的腐蚀一般为电化学腐蚀。当氯离子侵入、混凝土环境碱性降低或受拉开裂等因素导致钢筋表面钝化膜破坏时，钢筋表面不同部位出现较大的电位差，形成阳极和阴极，在一定的环境条件下（如氧和水存在），钢筋开始腐蚀，严重影响钢筋混凝土结构的寿命。

　　钢筋锈蚀与混凝土的开裂是联系在一起的。一种为“先锈后裂”因锈蚀而开裂：混凝土只是由于钢筋生锈体积膨胀才引起裂缝。另一种为“先裂后锈”因开裂而锈蚀：钢筋混凝土是带着裂缝工作的，各种导致钢筋锈蚀的因素通过不同宽度的裂缝，引起钢筋产生不同程度和不同发展速度的锈蚀。从现场调查的情况看，先锈后裂的情况较严重。钢筋的腐蚀有两种：①混凝土保护层的完全碳化诱发的钢筋锈蚀，其特点为钢筋均匀腐蚀。②氯离子侵入钢筋表面诱发的钢筋锈蚀，其特点为局部腐蚀，即点腐蚀。点腐蚀较均匀腐蚀更危险。

　　钢筋锈蚀，除了与混凝土和钢筋的性能及环境条件有关外，混凝土的施工质量和钢筋的构造形式也是很关键的因素。防止钢筋锈蚀必须从保护钢筋的钝化膜出发，要设法保护钢筋周围混凝土的碱性环境，提高混凝土的密实度，采用合适的混凝土保护层厚度，保证施工质量，选用恰当的钢筋构造。

　　荷载累积损伤在钢筋锈蚀的情况下，钢筋断面减少和坑蚀引起的应力集中使其抗效劳能力下降，荷载下累积损伤也严重地影响桥梁的安全使用和耐久性。